Плавучесть, остойчивость и непотопляемость плавающих покрытий в форме сплошного диска

 

Для обеспечения плавучести глубина погружения Т_о не должна превы­шать толщину (высоту борта) H плавающего понтона в форме сплошного диска (ППСД):

То<Н, (7.1)

 

где Р - собственный вес ППСД, Н;

Р_кон - нагрузка от конденсата на поверхности ППСД, Н /42/;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

ρ - плотность жидкости, кг/м³;

R - радиус ППСД, м.

Объемное водоизмещение, т.е. объем погруженной части ППСД вычис­ляется по формуле

(7.2)

Максимально выдерживаемые кренящие моменты по опрокидыванию и заливанию ППСД, показывают, какой максимальной величины могут достичь кренящие моменты без опасности для ППСД быть опрокинутым или залитым хранимым продуктом.

С увеличением массы ППСД величины максимально выдерживаемых кренящих моментов растут. То же самое происходит при увеличении массы ППСД за счет его дополнительного утяжеления. Но в последнем случае умень­шается угол заливания ППСД из-за увеличения осадки. Исправить положение можно, если увеличить высоту боковой стенки. Как показывают расчеты, для ППСД радиусом 11,125 м при высоте боковой стенки 0,5 м и массе 8000 кг угол заливания составляет 6°, а при высоте боковой стенки 0,14 м угол заливания со­ставит 0,5°.

Рассмотрим вопрос непотопляемости ППСД. Наихудший вариант - это заливание ППСД жидкостью, хранящейся в резервуаре. Борт высотой h м за­держивает следующий объем жидкости:

(7.3)

Тогда масса ППСД увеличится на величину

(7.4)

а его собственную массу можно определить по формуле

(7.5)

где ρ_П-плотность материала ППСД, а H - средняя толщина ППСД.

 

В этом случае глубина погружения ППСД вычисляется по формуле

 

(7.6)

 

Пусть толщина ППСД совпадает с глубиной его погружения Т=Н, т.е. ППСД полностью погружен в жидкость, хранящуюся в резервуаре. Тогда

 

(7.7)

 

Рассмотрим остойчивость ППСД.

Пусть жидкость из резервуара попала лишь на одну половину ППСД

При этом жидкость имеет форму цилиндрического клина с объемом

(7.8)

где β -угол между плоскостями днища ППСД и поверхностью жидкости.

Абсцисса центра тяжести цилиндрического клина

 

(7.9)

 

Кренящий момент, возникающий при попадании жидкости на половину ППСД

(7.10)

Остойчивость ППСД обеспечена, если величина кренящего момента меньше величины выдерживаемого кренящего момента.

Если рассматривать пенополиуретановые ППСД без дополнительного утяжеления, то осадка для ППСД радиусом 11,125 м составит от 0,002 м для покрытия толщиной 0,05 м до 0,022 м для покрытия толщиной 0,5 м. Таким об­разом, плавучесть ППСД из ППУ обеспечена. Аналогично проверяется условие плавучести для других радиусов ППСД.

Исследования показали, что при ρ _ж = 700 кг/м³, ρ_П= 40 кг/м³, Н = 0,11 м, h = 0,1 м в наихудшем случае полного заливания ППСД жидкостью с плот­ностью ρ _ж = 700 кг/м³, непотопляемость обеспечена. Выполнение условия не­потопляемости проверяется для резервуаров различных вместимостей при тре­бованиях СНиП 2.09.03-85 относительно нагрузки от конденсата.

При высоте борта ППСД, равной 0,1м

(7.11)

Значения величин кренящего момента М_кр, кренящего момента по опро­кидыванию ППСД М_k0 и масса плавающего покрытия Р при его толщине 0,11 м для резервуаров различной вместимости сведены в табл. 7.1. Из последней видно, что остойчивость обеспечена с большим запасом, т.к. максимально выдерживаемые статически приложенные кренящие моменты по опрокидыванию ППСД М_кр в десятки раз превышают величины М_кр.

Очевидно также, учитывая соотношения (7.8) - (7.10), что при увеличе­нии высоты борта ППСД условие остойчивости будет выполняться.

Таким образом, показано, что плавучесть, остойчивость, непотопляе­мость плавающих покрытий из ППУ обеспечена при толщине 0,11м для сталь­ных вертикальных резервуаров различной вместимости.

При низкой остойчивости рекомендуется увеличивать массу ППСД спо­собом равномерного по всей поверхности его утяжеления.

 

Таблица 7.1

Характеристики плавающих покрытий из ППУ толщиной 0,11 м для резервуаров различной вместимости

Вместимость резервуара, тыс.м^3	Радиус ППСД, М	Масса ППСД, Т	Кренящий момент Мкр, кНм	Выдерживае­мый креня­щий момент Мk0, кНм
	4,9	0,3	0,03	3,48
	7,3	0,6	0,12	9,23
	9,2	0,9	0,24	16,12
	11,1	1,3	0,42	25,22
	16,8	3,0	1,45	65,87
	30,1	9,7	8,36	238,47
	44,1	20,8	26,26	518,88